(57)【要約】  光ファイバレーザモジュールは、光を拡散させる光ファイバ２と、前記光ファイバ２に接続されるレーザモジュール筐体１とを備える。前記レーザモジュール筐体１は、前記光ファイバ２にレーザ光を出力するレーザ光源１１と、前記光ファイバ全長を導波したレーザ光を検出する光検出器１４とを備える。前記光ファイバ２は、レーザモジュール筐体内に設けられ、前記レーザ光源１１からのレーザ光を入射する光入射部３ａと、前記光入射部３ａに入射されて前記光ファイバ全長を導波したレーザ光を反射させて前記光入射部３ａに戻すための反射膜４が形成された終端部３とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を拡散させる光ファイバと、
前記光ファイバに接続されるレーザモジュール筐体とを備え、
前記レーザモジュール筐体は、
前記光ファイバにレーザ光を出力するレーザ光源と、
前記光ファイバ全長を導波したレーザ光を検出する光検出器と、
を備える光ファイバレーザモジュール。
【請求項２】
前記光ファイバは、一方が前記レーザモジュール筐体内に導かれ、前記レーザ光源からのレーザ光を入射する光入射部と、
他方は前記光入射部に入射されて前記光ファイバ全長を導波したレーザ光を反射させて前記光入射部に戻すための反射手段が形成された終端部と、
を備える請求項１記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項３】
前記光ファイバは、前記レーザ光源からのレーザ光を入射する光入射部と、
前記光入射部に入射されて前記光ファイバ全長を導波したレーザ光を出射する光出射部とを備え、
前記レーザモジュール筐体は、前記光入射部と、前記光出射部と、前記光出射部からのレーザ光を反射させて前記光出射部を介して前記光入射部に戻すための反射部材とを備える請求項１記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項４】
前記光ファイバは、前記レーザモジュール筐体内に設けられた第１入射端部と第２入射端部とを備え、
前記レーザ光源は、赤色光源、緑色光源、青色光源からなり、
前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源のいずれかの光源が前記第１入射端部にレーザ光を入射し、前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源から前記いずれかの光源を除いた残りの光源が前記第２入射端部にレーザ光を入射する請求項１記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項５】
前記レーザ光源は、赤色光源、緑色光源、青色光源からなり、各光源のレーザ光が前記光入射部に入射される請求項２又は請求項３記載の光ファイバレーザモジュール。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバレーザモジュールを備える照明装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の前記光ファイバを備えた光ファイバレーザモジュールと、
前記光ファイバから出力されるレーザ光を用いて治療対象物を治療するレーザ治療部と、
を備える治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源に光ファイバが接続された光ファイバレーザモジュール、照明装置及び治療装置に関し、特に、光ファイバからの拡散及び発光を利用した光ファイバレーザモジュールの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光源に光ファイバが接続された光ファイバレーザモジュールが広く利用されている。さらに、近年では、次世代の新照明光源として、光ファイバからの発光を利用したレーザ照明が提案されている。【０００３】
具体的には、コーニング社が製造する光拡散ファイバ“Fibrance”と所望のレーザ光源とを組み合わせて、レーザ照明として利用可能である。“Fibrance”光拡散ファイバは、ファイバ内に入射されたレーザ光の約９０％をファイバ周囲から外部へ拡散されるような構造となっている。なお、拡散されなかった残りの１０％のレーザ光は、光ファイバ出射部から外部へ出射される。【０００４】
光拡散ファイバを使用した照明装置としては、特許文献１に記載された発光装置が知られている。この発光装置は、光ファイバの損傷時に危険なレーザ光が外部に放射されることを防止するために、光ファイバ出射部に検出器を設け、検出器で検出される光強度に応じてレーザ光源の駆動を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２２０２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された発光装置は、以下のような課題を有していた。即ち、照明光としては利用できない検出器などの外付け部品が光ファイバ先端に設けられていた。即ち、外観として、照明又は発光装置の邪魔にならないような検出器の配置を考慮する必要があった。【０００７】
また、レーザ光源から光ファイバへのレーザ結合が９０％、光ファイバの拡散効率が９０％の場合、全体としてレーザ光の利用できる効率は、８１％であった。【０００８】
本発明は、光検出器が照明の邪魔となることなく、より高い効率でレーザ光を利用できる安全かつコンパクトな光ファイバレーザモジュール、照明装置及び治療装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る光ファイバレーザモジュールは、光を拡散させる光ファイバと、前記光ファイバに接続されるレーザモジュール筐体とを備え、前記レーザモジュール筐体は、前記光ファイバにレーザ光を出力するレーザ光源と、前記光ファイバ全長を導波したレーザ光を検出する光検出器と、を備える。【００１０】
また、前記光ファイバは、一方が前記レーザモジュール筐体内に導かれ、前記レーザ光源からのレーザ光を入射する光入射部と、他方は前記光入射部に入射されて前記光ファイバ全長を導波したレーザ光を反射させて前記光入射部に戻すための反射手段が形成された終端部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光ファイバレーザモジュールによれば、レーザモジュール筐体内に光検出器を備えるので、光検出器が照明の邪魔となることがなくなり、レーザモジュール筐体外の光ファイバ全域を発光光源として利用可能であり、機械部がないクリアな発光部として取り扱うことができる。【００１２】
また、反射膜が、光入射部に入射されて光ファイバ全長を導波したレーザ光を反射させて光入射部に戻すので、レーザ光が復路する分の利用効率を向上させることができる。従って、より高い効率でレーザ光を利用できる安全かつコンパクトな光ファイバレーザモジュール、照明装置及び治療装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は実施例１の光ファイバレーザモジュールの構成図である。
【図２】図２は実施例２の光ファイバレーザモジュールの構成図である。
【図３】図３は実施例３の光ファイバレーザモジュールの構成図である。
【図４】図４は実施例４の光ファイバレーザモジュールの構成図である。
【図５】図５は実施例５の光ファイバレーザモジュールの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る光ファイバレーザモジュールを図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は実施例１の光ファイバレーザモジュールの構成図である。図１に示す光ファイバレーザモジュールは、光拡散ファイバ２と、光拡散ファイバ２が接続されるレーザモジュール筐体１とを備える。
【００１６】
レーザモジュール筐体１は、レーザ光源１１、集光レンズ１２、ミラー１３、光検出器１４、電流制御回路１５を備えている。レーザ光源１１は、レーザ光を集光レンズ１２に出力する。集光レンズ１２は、入射角度θ１で、レーザ光源１１からのレーザ光を集光して、光拡散ファイバ２の光入射部３ａに導く。即ち、レーザモジュール筐体１に接続された光拡散ファイバ２に光結合されている。
【００１７】
光拡散ファイバ２は、一方がレーザモジュール筐体１内に導かれ、レーザ光源１１からのレーザ光を入射する光入射部３ａと、他方が光入射部３ａに入射されて光ファイバ全長を導波したレーザ光を反射させて光入射部３ａに戻すための反射膜４が形成された終端部３とを備え、光入射部３ａに入射されたレーザ光を拡散させる。例えば、光拡散ファイバ２は、光入射部３ａに入射されたレーザ光の９０％を外部に拡散させ、残りの１０％を光拡散ファイバ２の終端部３に導く。
【００１８】
終端部３には、光拡散ファイバ２からの導波光が反射するように任意の波長に対する高い反射膜４（本発明の反射手段に対応）、例えば、反射率Ｒ＝９９．９％が塗布されている。反射膜４としては、例えば、ＳｉＯ２膜とＴａ２Ｏ５膜との誘電体薄膜を積層したものを例示することができる。
【００１９】
なお、反射膜４が塗布されたものに加え、変形例として、特定波長を透過するフィルタ付きのミラーを含めても良い。
【００２０】
光入射部３ａから出射されるレーザ光の角度は、θ２であり、出射光の出射角度θ２は入射角度θ１よりも大きい。このため、開口数ＮＡ２は、開口数ＮＡ１よりも大きく設定されている。
【００２１】
ミラー１３は、入射部３ａからの出射光を反射させて光検出器１４に導く。光検出器１４は、例えば、フォトダイオードからなり、光拡散ファイバ２の全長を導波したレーザ光の光強度を検出する。
【００２２】
電流制御回路１５は、光検出器１４で検出された光強度に応じて、レーザ光源１１に流す駆動電流を制御する。例えば、光拡散ファイバ２の損傷あるいは断線時には、光強度が著しく低下するため、電流制御回路１５は、光検出器１４で検出された光強度変化量を予め設定した値と比較することで、光拡散ファイバ２の異常と判断し、レーザ光源１１を駆動するための駆動電流を停止してレーザ光源１１のレーザ光を停止させる。
【００２３】
このように構成された実施例１の光ファイバレーザモジュールによれば、光拡散ファイバ２が光入射部３ａに入射されたレーザ光の９０％を外部に拡散させ、残りの１０％のレーザ光を光拡散ファイバ２の終端部３に塗布された反射膜４で反射させて、光拡散ファイバ２内を往復させることで、光の拡散に利用できる。このため、結合レーザ光の９９％が利用でき、効率を向上させることができる。
【００２４】
また、レーザモジュール筐体１内に光検出器１４を備えるので、光検出器１４が照明の邪魔となることなく、レーザモジュール筐体１外の光ファイバ全域を発光光源として利用可能であり、機械部がないクリアな発光部として取り扱うことができる。
【００２５】
従って、より高い効率でレーザ光を利用できる安全かつコンパクトな光ファイバレーザモジュールを提供することができる。
【００２６】
（実施例２）
図２は実施例２の光ファイバレーザモジュールの構成図である。図２に示す実施例２の光ファイバレーザモジュールは、光入射部３ａと光出射部３ｂとを有するＵ字形状の光拡散ファイバ２ａを用いたことを特徴とする。光入射部３ａと光出射部３ｂとは、レーザモジュール筐体１ａ内に備えられる。
【００２７】
光入射部３ａは、レーザ光源１１からのレーザ光を集光レンズ１２を介して入射する。光出射部３ｂは、光入射部３ａに入射されて光拡散ファイバ全長を導波したレーザ光を出射する。
【００２８】
さらに、レーザモジュール筐体１ａは、凹面ミラー１６を備えている。凹面ミラー１６は、本発明の反射部材に相当し、凹面をなす部分に反射膜１６ａが塗布され、反射膜１６ａにより光出射部３ｂからのレーザ光を反射させて光出射部３ｂを介して光入射部３ａに戻す。反射膜１６ａの反射率は、例えば、９９．９％である。凹面ミラー１６は、光出射部３ｂからのレーザ光の一部を光検出器１４に出力する。
【００２９】
光検出器１４、電流制御回路１５の動作及び機能は、図１に示すものと同じであるので、その説明は省略する。
【００３０】
このように構成された実施例２の光ファイバレーザモジュールによれば、光拡散ファイバ２ａが光入射部３ａに入射されたレーザ光の９０％を外部に拡散させ、残りの１０％を光拡散ファイバ２ａの光出射部３ｂから出射する。
【００３１】
すると、光出射部３ｂから出射されたレーザ光は、凹面ミラー１６で反射されて、光拡散ファイバ２ａ内を往復される。このため、光の拡散に利用できるため、結合レーザ光の９９％が利用でき、効率を向上させることができる。従って、実施例２の光ファイバレーザモジュールにおいても、実施例１の光ファイバレーザモジュールの効果と同様な効果が得られる。
【００３２】
また、光拡散ファイバ２ａが光入射部３ａと光出射部３ｂとの両端部を備えることで、両端面からのレーザ光入射方式とすることができ、レーザ光源２ユニット分の光量を備えることができる。
【００３３】
また、実施例２の光ファイバレーザモジュールは、実施例１の光ファイバレーザモジュールの反射膜４を透過してしまうほどにレーザ光強度が大きい場合に、安全対策として好適である。
【００３４】
なお、図２に示す光検出器１４でレーザ光を検出する方法以外に、光拡散ファイバ２ａの終端部辺りから拡散される拡散光を検知しても良い。
【００３５】
（実施例３）
図３は実施例３の光ファイバレーザモジュールの構成図である。図３に示すレーザモジュール筐体１ｂは、レーザＲ光源（赤色光源）１１ｃ、レーザＧ光源（緑色光源）１１ａ、レーザＢ光源（青色光源）１１ｂ、集光レンズ１２ａ，１２ｂ、ミラー１３ａ，１３ｂ、光検出器１４ａ，１４ｂ、電流制御回路１５ａ、ミラー１７を備える。
【００３６】
光拡散ファイバ２ａは、Ｕ字形状をなし、第１入射端部４ａと第２入射端部４ｂを備える。第１入射端部４ａと第２入射端部４ｂは、レーザモジュール筐体１ｂ内に設けられている。
【００３７】
白色の照明光を得るために、レーザ光源として、光レーザＲ光源１１ｃ、レーザＧ光源１１ａ、レーザＢ光源１１ｂを光拡散ファイバ２ａに光結合させる。
【００３８】
レーザＧ光源１１ａは、波長λが５３２ｎｍであり、緑色レーザ光をミラー１７を介して集光レンズ１２ａに出力する。レーザＢ光源１１ｂは、波長λが４５０ｎｍであり、青色レーザ光をミラー１７を介して集光レンズ１２ａに出力する。集光レンズ１２ａは、ミラー１７からの緑色レーザ光と青色レーザ光を集光して第１入射端部４ａに導く。
【００３９】
レーザＲ光源１１ｃは、波長λが６４０ｎｍであり、赤色レーザ光を集光レンズ１２ｂに出力する。集光レンズ１２ｂは、レーザＲ光源１１ｃからの赤色レーザ光を集光して第２入射端部４ｂに導く。各々の光源１１ａ〜１１ｃは、所望の波長帯の光が得られるようにレーザダイオードや固体レーザを使用できる。
【００４０】
光検出器１４ａは、ミラー１３ａを介して光拡散ファイバ２ａからのレーザ光の光強度を検出する。光検出器１４ｂは、ミラー１３ｂを介して光拡散ファイバ２ａからのレーザ光の光強度を検出する。
【００４１】
電流制御回路１５ａは、光検出器１４ａからのレーザ光の光強度と光検出器１４ｂからのレーザ光の光強度とに応じて、レーザＧ光源１１ａ、レーザＢ光源１１ｂ、レーザＲ光源１１ｃに流す駆動電流を制御する。
【００４２】
このように構成された実施例３の光ファイバレーザモジュールによれば、レーザＧ光源１１ａからの緑色レーザ光とレーザＢ光源１１ｂからの青色レーザ光とが第１入射端部４ａに入射されて、光拡散ファイバ２ａで光拡散される。また、レーザＲ光源１１ｃからの赤色レーザ光は、第２入射端部４ｂに入射されて、光拡散ファイバ２ａで光拡散される。このため、白色光が得られる。
【００４３】
また、実施例３のレーザＧ光源１１ａ、レーザＢ光源１１ｂ、レーザＲ光源１１ｃの場合、波長による集光時の収差を考慮し、波長差の小さいレーザＧ光源１１ａ及びレーザＢ光源１１ｂと、レーザＲ光源１１ｃとに光源を分けて、光拡散ファイバ２ａに結合させている。このように構成することにより、光拡散ファイバ２ａへの結合効率を向上させることができる。
【００４４】
なお、波長の近い組み合わせで、レーザＧ光源１１ａ及びレーザＲ光源１１ｃと、レーザＢ光源１１ｂとに光源を分けて、光拡散ファイバ２ａに結合させても良い。
【００４５】
また、終端部である第１入射端部４ａと第２入射端部４ｂとで光拡散ファイバ２ａが折り返されるため、最終的な照明光の利用効率を高めることができる。
【００４６】
なお、光検出器による光検出は、１箇所で実施してもよく、ＲＧＢの波長に対応させて複数の光検出器で実施しても良い。
【００４７】
（実施例４）
図４は実施例４の光ファイバレーザモジュールの構成図である。実施例４の光ファイバレーザモジュールは、実施例１の光ファイバレーザモジュールのレーザモジュール筐体内に、さらに、レーザＲ光源１１ｃ、レーザＧ光源１１ａ、レーザＢ光源１１ｂ、ミラー１８ａ〜１８ｃを備えることを特徴とする。
【００４８】
ミラー１８ａ〜１８ｃは、集光レンズ１２の中心軸上に設けられている。ミラー１８ａは、レーザＧ光源１１ａからの緑色レーザ光を反射させてミラー１８ｂ，１８ｃを介して集光レンズ１２に出力する。ミラー１８ｂは、レーザＢ光源１１ｂからの青色レーザ光を反射させてミラー１８ｃを介して集光レンズ１２に出力する。ミラー１８ｃは、レーザＲ光源１１ｃからの赤色レーザ光を反射させて集光レンズ１２に出力する。
【００４９】
集光レンズ１２は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を光拡散ファイバ２に入射させる。
【００５０】
従って、実施例４の光ファイバレーザモジュールにおいても、実施例１及び実施例３の光ファイバレーザモジュールの効果と同様な効果が得られる。
【００５１】
（実施例５）
図５は実施例５の光ファイバレーザモジュールの構成図である。実施例５の光ファイバレーザモジュールは、実施例２の光ファイバレーザモジュールのレーザモジュール筐体内に、さらに、レーザＲ光源１１ｃ、レーザＧ光源１１ａ、レーザＢ光源１１ｂ、ミラー１８ａ〜１８ｃを備えることを特徴とする。
【００５２】
ミラー１８ａ〜１８ｃは、集光レンズ１２の中心軸上に設けられている。ミラー１８ａは、レーザＧ光源１１ａからの緑色レーザ光を反射させてミラー１８ｂ，１８ｃを介して集光レンズ１２に出力する。ミラー１８ｂは、レーザＢ光源１１ｂからの青色レーザ光を反射させてミラー１８ｃを介して集光レンズ１２に出力する。ミラー１８ｃは、レーザＲ光源１１ｃからの赤色レーザ光を反射させて集光レンズ１２に出力する。
【００５３】
集光レンズ１２は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を光拡散ファイバ２ａに入射させる。
【００５４】
従って、実施例５の光ファイバレーザモジュールにおいても、実施例２及び実施例３の光ファイバレーザモジュールの効果と同様な効果が得られる。
【００５５】
なお、実施例１乃至５の光ファイバレーザモジュールには、レーザモジュール筐体１と光拡散ファイバ２とを接続するコネクタ部として、光ファイバ着脱に対して安全シャッタが備えられたコネクタを使用するのが好適である。さらに、曲げファイバを利用した非動力式のコネクタを使用することが好適である。
【００５６】
（光ファイバレーザモジュールを用いた各種の装置）
本発明の光ファイバレーザモジュールを搭載し、光拡散ファイバ２からの拡散光を照明として利用する照明装置は、安全面が確保されたまま、利用効率が高く、コンパクトな装置が実現可能である。
【００５７】
この照明装置は、イルミネーション等の商業や建築用途、工業用途（作業支援用照明）、医療用照明やアトピー性の皮膚炎の治療等をレーザ治療装置の一種であるレーザセラピーとして利用可能である。
【００５８】
次に、光ファイバレーザモジュールを用いた照明装置、治療装置の構成について説明する。
【００５９】
照明装置は、レーザモジュール筐体１と、光拡散ファイバ２とを有する。治療装置は、レーザモジュール筐体１と、光拡散ファイバ２と、図示しないレーザ治療部とを有する。レーザ治療部は、光拡散ファイバ２から出力されるレーザ光を用いて治療対象物を治療する。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、レーザ照明装置、レーザ治療装置等に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2017199367.tif 000009
2017199367.tif 000010
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